Progeria e trasporto del nucleo

Progeria e trasporto del nucleo

Mutazioni delle proteine del nucleo portano a patologie gravi: la progeria di Hutchinson-Gilford (HGPS).
È causata da una mutazione della lamina A provocando un’alterazione della struttura della lamina nucleare, che perde la sua funzione. Si ha la delezione di 150 nt dell’esone 11 del gene della lamina A, comportando la formazione di una proteina tronca. La proteina sintetizzata viene successivamente modificata post traduzionalmente mediante l’aggiunta di un’ancora lipidica (farnesile) che dovrebbe essere poi tagliata. La parte mancante è proprio quella che dovrebbe subire il taglio proteolitico, ma ciò non può più avvenire nella proteina mutata. Per questo motivo rimane farnesilata e si ha l’insorgenza della malattia.
I pori nucleari (NPC si parla di complesso poiché sono costituiti da circa 50 proteine diverse) permettono il passaggio passivo di piccole molecole (sotto i 9 nm), ma le macromolecole come proteine e RNA necessitano di un trasporto attivo mediato da importine (per l'ingresso) ed esportine (per l'uscita). Le porine costituiscono la parte del canale acquoso.
Domanda: cosa entra ed esce dalle porine?
entrano: polimerasi, istoni, fattori di trascrizione, nucleotidi
escono: rRNA, tRNA, mRNA, ribosomi
I ricercatori hanno fatto esperimenti per capire i segnali smistamento nucleare della nucleoplasmina: Hanno preso prima delle nucleoplasmine intere e hanno marcato la testa, e seguendole hanno visto che si localizzavano tutte nel nucleo. Poi hanno preso solo le teste e hanno visto che rimanevano solo nel citosol. Alla fine hanno preso solo le code e hanno visto che si localizzavano nel nucleo. Quindi hanno dedotto che la sequenza segnale si trova nella coda.

Ingresso nel nucleo

L’ingresso delle proteine nel nucleo prevede la formazione del complesso cargo-importina che si attacca alla superficie del poro e inizia a “camminare” nel poro, fino ad arrivare alla cavità centrale che viene dilatata. Una volta attivata, RAN-GTP è in grado di favorire il distacco del complesso di trasporto nucleare.
RAN-GAP, invece, si trova nel citoplasma, dove induce l’idrolisi del GTP e quindi la disattivazione della RAN. A seguito di questa disattivazione, la RAN-GDP ritorna nel nucleo, dove può essere nuovamente attivata da RAN-GEF.
Mentre GEF e GAP sono ancorati stabilmente al nucleo e al citoplasma, le proteine RAN sono dinamiche e si muovono continuamente tra i due compartimenti, partecipando così al trasporto nucleare.
Un ruolo centrale in questo processo è svolto dalle importine. Queste possiedono due siti di legame: uno per il cargo e uno per RAN-GTP.

Proteine esportate dal nucleo

I segnali di esportazione sono chiamati NES. L’export nucleare è mediato dalle esportine. La proteina che deve essere esportata si lega prima alla esportina, poi si lega Ran-GTP che ne stimola l’uscita attraverso il poro nucleare. Nel citosol la RAN-GAP stimola l’idrolisi del GTP in GDP e la dissociazione di tutto il complesso.
Il trasporto nucleare è un processo altamente regolato, che avviene attraverso meccanismi di mascheramento e smascheramento dei segnali di localizzazione nucleare (NLS). Questo controllo consente alla cellula di mantenere proteine chiave, come i fattori trascrizionali, costitutivamente presenti ma funzionalmente inattive, pronte ad essere attivate rapidamente in risposta a specifici stimoli. I due principali meccanismi attraverso cui il NLS può essere mascherato sono:
Il legame con proteine inibitorie
La fosforilazione